Implementation of Reading Electronics of Silicone Photomultiplier Tubes on the Array Chip МН2ХА030

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorDvornikov, O. V.
dc.contributor.authorTchekhovski, V. A.
dc.contributor.authorProkopenko, N. N.
dc.contributor.authorGalkin, Ya. D.
dc.contributor.authorKunts, A. V.
dc.contributor.authorBugakova, A. V.
dc.date.accessioned2022-02-14T13:49:22Z
dc.date.available2022-02-14T13:49:22Z
dc.date.issued2019
dc.description.abstractenThe implementation of a charge-sensitive amplifier (CSA) based on the МН2ХА030 array chip (AC) with an adjustable conversion factor for processing signals of silicone photomultipliers (SPM) is considered. The developed CSA, named ADPreampl3, contains a fast and slow signal circuit (SC). The fast SC includes a transresistive amplifier-shaper with a base-level adjustment circuit, and a slow SC includes an CSA, a shaper, and a base-level restorer (BLR) circuit. The main advantage of ADPreampl3 amplifier when used in multichannel integrated circuits is the minimum number of elements used, due to the use of the same stages to perform different functions. To correctly simulate the operation of ADPreampl3, taking into account the features of the input signal source, a simplified electrical equivalent circuit of the SPM, applicable to both circuit simulation and measurements, is proposed. Circuit simulation of ADPreampl3 using the proposed equivalent circuit of SPM with a supply voltage of ± 3 V , made possible to establish that: fast SC is characterized by the bandwidth up to 60 MHz and allows adjusting the base level in the range from -0.1 V to 0.2 V . Thus, it is possible to compensate the technological variation of the output voltage of the fast SC or set the required switching threshold of the comparator connected to the output of the fast SC; slow SC allows you to adjust the base level in the range from -1 V to 1 V and smoothly change the amplitude of the output signal, including phase inversion, when the control voltage changes from -1 V to 1 V ; the BLR circuit provides a constant shape of the output voltage pulse with a DC input current of ADPreampl3, varying in the range of ± 190 mkA, and a negligible change of the base level at ± 20% of the resistance variation of integrated resistors. ADPreampl3 amplifier enables the transition to the “sleep” mode with a decrease in current consumption up to 10 mkA, maintains operability at an absorbed dose of gamma radiation up to 500 krad and the effect of the integral neutron fluence up to 1013 n/cm2 and can be used in multi-channel signal processing chips of SPM.uk
dc.description.abstractruРассмотрена реализация на базовом матричном кристалле МН2ХА030 зарядочувствительного усилителя (ЗЧУ) с регулируемым коэффициентом преобразования, предназначенного для обработки сигналов кремниевых фотоэлектронных умножителей (SiФЭУ). Разработанный ЗЧУ, названный ADPreampl3, содержит быструю и медленную сигнальную цепь (СЦ). Быстрая СЦ включает трансрезистивный усилитель-формирователь со схемой подстройки базового уровня, а медленная СЦ — ЗЧУ, формирователь, схему восстановления базового уровня (ВБУ). Главным преимуществом усилителя ADPreampl3 при его применении в многоканальных ИС является минимальное количество используемых элементов, обусловленное применением одних и тех же каскадов для выполнения разных функций. Для корректного моделирования работы ADPreampl3 с учетом особенностей источника входного сигнала предложена упрощенная электрическая эквивалентная схема SiФЭУ, применимая как для схемотехнического моделирования, так и для измерений. Схемотехническое моделирование ADPreampl3 с использованием предложенной эквивалентной схемы SiФЭУ при напряжении источников питания, равном ±3 В, позволило установить, что: - быстрая СЦ характеризуется полосой пропускания до 60 МГц и позволяет подстраивать базовый уровень в диапазоне от -0,1 В до 0,2 В. Таким образом возможна компенсация технологического разброса выходного напряжения быстрой СЦ или установка требуемого порога переключения компаратора, подключаемого к выходу быстрой СЦ; - медленная СЦ позволяет регулировать базовый уровень в диапазоне от -1 В до 1 В и плавно изменять амплитуду выходного сигнала, включая инверсию фазы, при изменении управляющего напряжения от -1 В до 1 В; - схема ВБУ обеспечивает неизменную форму выходного импульса напряжения при постоянном входном токе ADPreampl3, изменяющемся в диапазоне ±190 мкА, и пренебрежимо малое изменение базового уровня при ±20% разбросе сопротивлений интегральных резисторов. Усилитель ADPreampl3 допускает переход в “спящий” режим с уменьшением тока потребления до 10 мкА, сохраняет работоспособность при поглощенной дозе гамма-излучения до 500 крад и воздействии интегрального потока нейтронов до 1013 н/см2 и может найти применение в многоканальных микросхемах обработки сигналов SiФЭУ.uk
dc.description.abstractukРозглянута реалiзацiя на базовому матричному кри- сталi МН2ХА030 зарядочутливого пiдсилювача (ЗЧП) з регульованим коефiцiєнтом перетворення, призначеного для обробки сигналiв кремнiєвих фотоелектронних помножувачiв (SiФЕП). Розроблений ЗЧП, названий ADPreampl3, мiстить швидке i повiльне сигнальне коло (СК). Швидке СК включає трансрезистивний пiдсилювач-формувач зi схемою пiдстроювання базового рiвня, а повiльне СК - ЗЧУ, формувач, схему вiдновлення базового рiвня (ВБР). Головною перевагою пiдсилювача ADPreampl3 у разi його застосування в багатоканальних IС є мiнiмальна кiлькiсть використовуваних елементiв, що обумовлено застосуванням одних i тих же каскадiв для виконання рiзних функцiй. Для коректного моделювання роботи ADPreampl3 з урахуванням особливостей джерела вхiдного сигналу запропонована спрощена електрична еквiвалентна схема SiФЕП, що використовується як для схемотехнiчного моделювання, так i для вимiрювань. Схемотехнiчне моделювання ADPreampl3 з використанням запропонованої еквiвалентної схема SiФЕП у разi, якщо напруга джерела живлення дорiвнює ± 3 В, дозволило встановити, що: - швидке СК характеризується пропускною здатнiстю до 60 МГц i дозволяє пiдлаштовувати базовий рiвень в дiапазонi вiд -0,1 В до 0,2 В. Таким чином можлива компенсацiя технологiчного розкиду вихiдної напруги швидкого СК або установки необхiдного порогу перемикання компаратора, що пiдключається до виходу швидкого СК; - повiльне СК дозволяє регулювати базовий рiвень в дiапазонi вiд -1 В до 1 В i плавно змiнювати амплiтуду вихiдного сигналу, включаючи iнверсiю фази, у разi змiни керуючої напруги вiд -1 В до 1 В; - схема ВБР забезпечує незмiнну форму вихiдного iмпульсу напруги при постiйному вхiдному струмi ADPreampl3, що змiнюється в дiапазонi ± 190 мкА, i пренебрежимо малу змiну базового рiвня у разi ±20% вiдхилення значень опорiв iнтегральних резисторiв. Пiдсилювач ADPreampl3 допускає перехiд в “сплячий” режим зi зменшенням струму споживання до 10 мкА, зберiгає працездатнiсть при поглиненiй дозi гамма-випромiнювання до 500 крад i впливi iнтегрального потоку нейтронiв до 1013 н/см2 i може знайти застосування в багатоканальних мiкросхемах обробки сигналiв SiФЕП.uk
dc.format.pagerangeС. 60-66uk
dc.identifier.citationImplementation of Reading Electronics of Silicone Photomultiplier Tubes on the Array Chip МН2ХА030 / Dvornikov O. V., Tchekhovski V. A., Prokopenko N. N., Galkin Ya. D., Kunts A. V., Bugakova A. V. // Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць. – 2019. – Вип. 78. – С. 60-66. – Бібліогр.: 14 назв.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/RADAP.2019.78.60-66
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/46437
dc.language.isoenuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.sourceВісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування: збірник наукових праць, Вип. 78uk
dc.subjectsilicone photomultiplieruk
dc.subjectreadout electronicsuk
dc.subjectarray chipuk
dc.subjectcharge-sensitive amplifieruk
dc.subjectкремнiєвий фотоелектронний помножувачuk
dc.subjectзчитуюча електронiкаuk
dc.subjectбазовий матричний кристалuk
dc.subjectзарядочутливий пiдсилювачuk
dc.subjectкремниевый фотоэлектронный умножительuk
dc.subjectсчитывающая электроникаuk
dc.subjectбазовый матричный кристаллuk
dc.subjectзарядочувствительный усилительuk
dc.subject.udc621.382uk
dc.titleImplementation of Reading Electronics of Silicone Photomultiplier Tubes on the Array Chip МН2ХА030uk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
VKPIRR-2019_78_60-66.pdf
Розмір:
926.35 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.01 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 78